Hvis du lige stopper op og tænker over det et øjeblik, vil du opdage, hvilken fantastisk finmekanisk maskine din farveprinter egentlig er.
Den kan tage primærfarverne – cyan, gul, magenta og sort – og forsigtigt blande dem sammen, tilstrækkeligt til at frembringe mere end en million forskellige toner og skygger.
Og ikke alene det, men farvedråberne, hvor der altså blot er tale om nanoliters størrelse, er hver især placeret på papiret – med den antagelse, at papiret ikke sætter sig fast i papirbakken – med fuldkommen nøjagtighed.
Nu bruger en gruppe initiativrige kemikere fra Tsinghua University denne finmekanik, som normalt giver højopløselige farveprint, til at screene millioner af forskellige kemiske reaktioner. Deres resultater er blevet publiceret i tidsskriftet Chemical Communications.
Svært at gendanne komplicerede processer
Yiefei Zhang og hans kollegaer har forsøgt at forstå de reaktionsmønstre, der finder sted i levende væsner. Enhver kemisk proces i en levende organisme er kontrolleret af en kaskade af reaktioner.
Hvert trin bringes i stand af proteinmolekyler, kaldet enzymer. Hvert enzym skaber en mindre kemisk forandring i et molekyle, før det, som på et samlebånd, sender produktet videre til det næste enzym.
På den måde bygger planter for eksempel sukker af carbondioxid, og din mad bliver fordøjet og omdannet til andre brugbare kemikalier i den krop.
Problemet er, at det er svært at forstå disse komplicerede processer ved at gendanne dem uden for en levende celle.
Det er vigtigt, at et enzyms koncentrationer forholdsmæssigt passer til det næste enzym i rækken. Hvis dette går galt, vil der opstå problemer, og et enzym arbejder hurtigere end det næste.
Farveprintere er billigere end robotter
For at nå frem til de optimale betingelser for at rekonstruere en levende celles virkemåde, må kemikere sætte et enormt antal kontrollerede reaktioner op.
Når man skal screene et større antal reaktioner som her, gøres det ofte med en '96well mikrotitreplade', som er 96 små beholdere, der hver indeholder en unik kombination af kemikalier.
Disse reaktioner kan sættes manuelt op eller, hvis laboratoriet er veludstyret, af en dyr robot. Men selv med de bedste tilgængelige robotter kan det være en langvarig proces.
Farveprintere er langt billigere end robotter. Og hvis blækket erstattes med enzymopløsninger, så har du pludselig et redskab, der har potentiale for at levere mere end en million forskellige reaktionsblandinger.
Det er nøjagtigt, hvad Yiefi og hans kollegaer har gjort. Deres printere var fyldt op med en række enzymer, der, når de virker sammen, under de korrekte omstændigheder, producerer farvede reaktionsprodukter.
Disse blev printet direkte på papir, hvor det med det samme stod klart, ud fra intensiteten af en farvet prik, hvilke reaktionsblandinger, der arbejdede bedst.
Anvendelsesmulighederne er store
I testforsøgene blev reaktionerne, der resulterede i farveændringer, bevidst udvalgt. Det gav en fin hurtig visuel indikation af om systemet fungerede godt.
For eksempel startede en test med glukose og et kemikalie kaldet ABTS i den magentarøde blækpatron, så enzymet glucoseoxidase (GOx) og hesteradise preoxidase (HRP) i den gule og cyan blækpatronerne.
Når de blandes sammen, fjerner GOx hydrogen fra glukosen og føjer det til oxygen og danner hydrogen preoxide. Derefter reagerer HRP med ABTS, hvilket resulterer i et grønt kemikalie.
De potentielle anvendelsesmuligheder for disse printerbaserede blandinger rækker ud over nysgerrighedsbaseret forskning i biologiske baner.
Fremtidens lægebesøg - diagnoser på 30 sekunder
Yeifi og kollegaerne har allerede vist, at ved at fylde printerpatroner med de rigtige enzymer kan de bruge opsætningen til at påvise forekomsten af glukose i en prøve.
Glukose i urin er et tegn på diabetes, så dermed har deres printerbaserede kemi allerede potentiale for at diagnosticere diabetes.
Resultatet kunne da være en fremtid, hvor et lægebesøg ville ende med et udprint af, ja bogstaveligt talt, ens urin sammen med nogle enzymer og efter 30 sekunder eller noget i den retning en diagnose og recepten.
Mark Lorch arbejder hverken for, rådfører sig med, ejer aktier i eller modtager fondsmidler fra nogen virksomheder, der vil kunne drage nytte af denne artikel, og har ingen relevante tilknytninger. Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation.
